借力傳感器主動安全系統(tǒng)增強預防性

未來完善的汽車安全系統(tǒng)還得充分結合陀螺儀、加速度計、方向盤與剎車踏板位置探測器，以及輪胎轉速檢測系統(tǒng)，對車體配件做出精確的監(jiān)控及警示。

汽車安全系統(tǒng)已從被動形式發(fā)展到主動形式，被動式安全系統(tǒng)追求的是在意外發(fā)生時能降低對個人的傷害，但主動式安全系統(tǒng)則強調要避免意外事件的發(fā)生。這種事先的預防能力，需依靠在車子內外所設置的各種感測裝置，如雷達、紅外線、 CMOS/CCD影像傳感器、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)等?；诓煌陌踩V求，這些監(jiān)測到的數(shù)據會經由特定的控制器來加以計算，分析其代表的意義，并以最快的速度做出適當?shù)姆磻?。目前已使用或發(fā)展中的先進安全系統(tǒng)在市場上已呈現(xiàn)應用熱潮。

預碰撞系統(tǒng)起“內外”保護作用

交通事故的發(fā)生以碰撞為主，而碰撞的理由往往與駕駛人的注意力不集中(如打瞌睡或打電話)、或視線不良等情況有關，而且事故的發(fā)生通常都只在剎那之間。今日汽車廠無不致力于發(fā)展預碰撞(pre-crash)安全系統(tǒng)，此系統(tǒng)又可分為對內部駕駛人(或乘客)的保護以及對行人的保護兩種。

對駕駛人來說，當預碰撞安全系統(tǒng)透過雷達系統(tǒng)監(jiān)測到沖擊的可能性，它會向駕駛人提出警示，如果仍無法避免沖撞的發(fā)生，會在0.6秒前啟動自動剎車系統(tǒng)，此系統(tǒng)能根據駕駛者剎車的力量，增加剎車油壓輔助，讓車輛減速的動作更為確實，以望能將車速降至最低;在此同時，預碰撞系統(tǒng)也會驅動安全帶系統(tǒng)內的馬達，將安全帶卷回，并將乘員固定在所設計的最佳位置上，例如調整頭枕位置來防止頸部傷害，或將坐椅移到一個可以讓安全氣囊發(fā)揮最大功能的位置，以期將沖擊降到最低。此外，系統(tǒng)也可以做出關閉車窗及天窗等控制動作。

在行人的保護方面，當雷達、紅外線或影像傳感器等組件感測到車體即將沖撞到行人時，預碰撞系統(tǒng)會緊急告知駕駛人，并在碰撞不可避免時，如上述般啟動自動剎車系統(tǒng)、爆開位于保險桿及前擋風玻璃處的安全氣囊，以降低對行人頭部、胸部及足部的傷害。

自適應巡航系統(tǒng)介入汽車操縱

從被動安全到預碰撞系統(tǒng)，都是不得已時的撞車處理措施，但最好的情況是能做到事前預防碰撞的發(fā)生。通過配置在車子四周、愈來愈多的傳感器，以及更先進的數(shù)字控制技術，今日的車主能夠獲得來自安全系統(tǒng)的輔助駕駛信息，在探測到可能出現(xiàn)的危機時，可適時發(fā)出警告信號，甚至能夠介入汽車的操縱控制。自適應巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)就是這樣的一套系統(tǒng)，它的主要功能在于當車距過近時將車輛減速，距離夠遠時再為車子加速。

自適應巡航控制系統(tǒng)屬于前向行駛的自動車速控制功能，它對于剎車僅有部分的干預程度，讓駕駛人仍居于主控者的地位。要實現(xiàn)自適應巡航控制的首要工作，就是鎖定前方的目標車輛，再計算出前方車輛的移動信息，如車速、加速度、偏航率等; ACC系統(tǒng)會依據計算出的距離及相對速度，以及車主設定的反應時間，進一步算出兩車之間的安全車距，并進一步做出加速及減速的動作。當兩車距離過近時，則切換到預碰撞的處理模式。

駕駛警示系統(tǒng)多用CCD/CMOS

除了對碰撞及車速的控制處理外，對于駕駛人的種種行為，也能通過各種感測系統(tǒng)進行監(jiān)控并做出警示動作。這些警示功能包括車道偏離警示(Lane Departure Warning，LDW)、駕駛危險警示、視覺死角警示(或稱盲點檢測)等等。這些功能大多利用CCD/CMOS影像傳感器來進行監(jiān)視，并通過一套辨識系統(tǒng)判斷車輛或駕駛的行為是否正常，并適時發(fā)出恰當?shù)木嫘盘枴?/p>

車道偏離警示是當車輛不正常偏離車道線時進行警示動作，輔助駕駛人控制車輛保持在車道線內，或提醒駕駛人變換車道時必須先打方向燈。如果駕駛人事先打方向燈，再變換車道，這屬于正常行為，系統(tǒng)不會發(fā)出警示信號。

駕駛危險警示系統(tǒng)是利用影像傳感器來監(jiān)看駕駛人的行為，當駕駛人出現(xiàn)打瞌睡或視線偏離車道太久的情況時，會發(fā)出警告。有的系統(tǒng)甚至會監(jiān)測駕駛座中的酒精濃度，并提出適當?shù)木?。此外，駕駛人的視線也有不少死角，透過加裝后側方死角及后方死角監(jiān)視器，可以為駕駛人提供視覺死角的相關環(huán)境信息。例如使用CCD或是超音波進行后方物體的監(jiān)測、顯像及警示，可以避免車輛倒車時發(fā)生事故。

對于駕駛人來說，有用的信息能減輕一些操控上的感知負擔，并協(xié)助他做出適當?shù)膽儎幼?，不過，如果警示信息出現(xiàn)的太頻繁且沒有太大作用(如“前有測速照相”語音警示)，這只會讓駕駛人覺得不堪其擾，進而拒絕使用這樣的一套輔助系統(tǒng)。另一個問題是如何發(fā)出警訊讓駕駛人知道，如語音、屏幕/儀表板顯示，或通過以振動油門踏板、方向盤或車體微動等方式來對駕駛人做出警示。

主動安全系統(tǒng)對傳感器要求高

要做出正確的警示甚至是系統(tǒng)監(jiān)控，關鍵在于充分且有用的感測信息，以及對信息的辨識或判斷能力，前者需要靠傳感器的廣泛設置，后者則得依靠控制器中的可靠算法。以傳感器來說，目前用于環(huán)境感知的技術包括雷達、光探測與測距、紅外線、超音波、影像傳感器及加速度器等。這些技術各有其使用特性，分別適用于車體中不同的位置及不同的應用。

以追隨前車及預碰撞功能來說，在傳感器上主要是采用毫米波雷達或激光雷達。其中激光雷達的成本較低，約只有毫米波雷達1/3的價格，不過，由于激光雷達的波長比較短，因此在下雨天無法達到理想的功能，因此為提高安全性能，高端車種還是會選用毫米波雷達。

在行人、道路、障礙物的辨識以及視野輔助方面，則以紅外線及影像傳感器為主要的監(jiān)視器技術。紅外線監(jiān)視器又分為遠紅外線(FIR)及近紅外線(NIR)兩種技術，遠紅外線的原理是檢測出物體的熱量再將溫差影像化，適合監(jiān)測具有體溫的人體及動物;近紅外線則具有夜視的能力，能夠在視線不良的環(huán)境中(如夜間)輔助顯示前方的路況，而且能顯示比車燈距離更遠的位置，不過，會受到前方對照車燈的影響。

CCD或CMOS影像傳感器的應用也愈來愈廣，從前方、前側方及后方的輔助視線應用已擴大到對車內及后側方向的監(jiān)測功能。透過辨識邏輯，它能夠用來辨識道路分隔線、行人、交通信號標志，或判斷路面是否干燥或積水、積雪，甚至進一步推測路面的濕滑度，以供駕駛人做參考。對于高反差或灰暗的環(huán)境，影像傳感器也能通過將高感應度及低感應度兩種畫面合成的方式，制作出色調更分明的畫面。

此外，影像傳感器也能與紅外線或雷達結合而形成混合式傳感器，能提供功能更強的監(jiān)視及警示功能。以紅外線監(jiān)視器來說，當紅外線LED照射前方所反射回來的紅外線被CCD吸收后，不管是白天或晚上，都可以辨識車輛四周的路況。

更具智能性的主動式安全系統(tǒng)得靠精確且遍布車體內外的各式傳感器，以及具正確且立即辨識、判斷能力的演算平臺來實現(xiàn)。視覺性的傳感器(如雷達、紅外線、影像傳感器等)只是眾多傳感器中的一部分，未來完善的汽車安全系統(tǒng)還得充分結合陀螺儀、加速度計、方向盤與剎車踏板位置探測器，以及輪胎轉速檢測系統(tǒng)，對車體配件做出精確的監(jiān)控及警示。

愈來愈多的傳感器、更強大的演算中心及對剎車、引擎、安全氣囊等裝置的控制，將形成更復雜的車載網絡(in-vehicle network)，此網絡中需要更實時的處理性能和數(shù)據傳送能力。這些智能性的輔助功能將讓駕駛人更輕松和安心地開車，也有助于減少交通意外的發(fā)生或降低事件的嚴重性。

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電子穩(wěn)定程序保持車輛正常行駛

除了駕駛人的行為外，車輛的行為也是安全控制的一個重點。電子穩(wěn)定程序 (Electr onic Stability Program，ESP)便是一套協(xié)助駕駛人保持車輛正常行為的主動式安全系統(tǒng)，它整合了防抱死制動系統(tǒng)(Anti-lock Braking System，ABS)和循跡控制系統(tǒng)(Traction Control System，TCS)，能夠防止汽車出現(xiàn)輪胎打滑失控的現(xiàn)象。

ABS與TCS兩者有著相反作用的功能：其中ABS是當汽車輪胎出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象時，迅速地啟動剎車;TCS則是當輪胎產生空轉時，透過扭力的降低或輪胎的死鎖來讓輪胎重新獲得抓地力。ESP整合了兩者，當車輛有側滑的危險或者轉向不足時， ESP就會分別對每個車輪施加不同的制動力，修正汽車的軌跡，防止出現(xiàn)轉向不足和轉向過度的情形。